O que é um rotor trincado? Detecção e resposta • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores. O que é um rotor trincado? Detecção e resposta • Balanceador portátil e analisador de vibração "Balanset" para balanceamento dinâmico de britadores, ventiladores, trituradores, roscas transportadoras em colheitadeiras, eixos, centrífugas, turbinas e muitos outros rotores.

O que é um rotor trincado? Detecção e resposta.

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Entendendo rotores trincados

Definição: O que é um rotor trincado?

A rotor rachado é um rotor ou eixo rotativo que desenvolveu uma trinca de fadiga — uma fratura que se propaga pelo material devido à tensão cíclica. Isso é essencialmente o mesmo que um rachadura no eixo mas enfatiza o conjunto completo do rotor, e não apenas o elemento do eixo. Rotores trincados são extremamente perigosos porque a trinca pode se propagar de uma pequena falha indetectável para uma fratura catastrófica completa em dias ou semanas, uma vez detectada. vibração monitoramento.

A principal característica vibratória de um rotor trincado é uma vibração proeminente. 2× (segundo harmônico) componente que cresce à medida que a trinca se propaga, resultante da variação de duas vezes por revolução na rigidez do eixo, conforme a trinca se abre e fecha durante a rotação.

Como se desenvolvem as fissuras nos rotores

Locais de Iniciação de Crack

As fissuras quase sempre se iniciam em pontos de concentração de tensão:

  • Chavetas: Cantos vivos nas extremidades da chaveta (local de início mais comum)
  • Alterações no diâmetro: Ombros, degraus ou transições
  • Seções roscadas: Raízes dos fios criam concentração de tensão
  • Furos e perfurações transversais: Para passagens de óleo ou montagem
  • Bordas de encaixe por pressão: Ajustes de interferência criam tensão residual
  • Soldas: Zonas afetadas pelo calor e juntas de solda
  • Orifícios de corrosão: defeitos superficiais de corrosão
  • Marcas de usinagem: Marcas de ferramentas, especialmente se perpendiculares à tensão.

Processo de propagação de fissuras

  1. Formação de microfissuras: Iniciado em situações de concentração de estresse, tipicamente < 1 mm
  2. Propagação lenta: A fissura aumenta gradualmente a cada ciclo de tensão (podendo levar anos).
  3. Aceleração: À medida que a fissura se propaga, a intensidade da tensão aumenta e a taxa de crescimento acelera.
  4. Estágio detectável: Trinca 10-30% através do diâmetro, vibração 2× aparece
  5. Tamanho crítico: O material restante é insuficiente para suportar a carga.
  6. Fratura catastrófica: Falha súbita e completa do eixo

A assinatura de vibração característica 2X

Por que as rachaduras produzem vibração duas vezes maior?

O mecanismo da fenda respiratória:

  • Fissura fechada (compressão): Quando a região da trinca está sob compressão (parte inferior da rotação de um eixo horizontal), as faces da trinca entram em contato, aumentando a rigidez do eixo.
  • Abertura de fenda (tensão): Quando há uma fissura sob tensão (topo da rotação), a fissura se abre e a rigidez do eixo diminui.
  • Duas vezes por revolução: A rigidez muda duas vezes por revolução (uma vez quando a fissura está orientada para cima, outra quando está orientada para baixo).
  • 2× Forçando: A variação de rigidez em uma frequência 2× gera uma resposta de vibração 2× maior.
  • Crescimento da amplitude: À medida que a fissura se propaga, a assimetria de rigidez aumenta e a amplitude dobra.

Características de vibração

  • Indicador primário: 2× componente emergindo e crescendo ao longo do tempo
  • 1× Alterações: A vibração também pode aumentar à medida que a rachadura cria uma curvatura residual.
  • Harmônicos superiores: 3×, 4× podem aparecer quando a rachadura se torna grave.
  • Fase Comportamento: Os ângulos de fase podem mudar durante a partida/desaceleração de forma diferente do que para desequilíbrio
  • Sensibilidade à temperatura: A amplitude de 2× pode variar com a temperatura do eixo (afetando a abertura da trinca).

Detecção e Diagnóstico

Monitoramento de vibração

Proporção 2X/1X em alta

  • Monitore a relação de amplitude de 2× para 1× a amplitude.
  • Maquinaria normal: 2×/1× < 0.2-0.3
  • Rachadura suspeita: 2×/1× > 0,5 e aumentando
  • Fissura confirmada: 2×/1× aproximando-se ou excedendo 1,0
  • Emergência: 2×/1× > 2,0, desligamento imediato recomendado

Testes transitórios

  • Diagramas de Bode durante a inicialização/desaceleração
  • Rotor trincado apresenta comportamento atípico de 2×
  • Pode haver dois picos em 1/2 de cada velocidade crítica
  • As mudanças de fase diferem da resposta normal ao desequilíbrio.

Exame não destrutivo

  • Inspeção por Partículas Magnéticas (MPI): Detecta fissuras superficiais e próximas à superfície.
  • Penetrante de corante: Detecção visual de fissuras superficiais
  • Teste ultrassônico (UT): Detecta fissuras internas
  • Corrente parasita: Detecção de fissuras superficiais sem contato
  • Radiografia: Detecção de fissuras internas em componentes críticos

Resposta de emergência

Ao detectar uma possível rachadura

  1. Aumentar o monitoramento: De mensal a diário ou contínuo
  2. Reduzir a gravidade das operações: Reduza a velocidade ou a carga, se possível.
  3. Inspeção imediata planejada: Agende o exame NDT o mais breve possível.
  4. Prepare-se para a paralisação: Já encomendei o eixo de substituição e planejei os procedimentos de reparo.
  5. Avaliação de risco: Calcule o tempo até uma possível falha com base na taxa de crescimento.

Se a rachadura for confirmada

  • Encerramento imediato: A menos que a avaliação de risco demonstre a operação contínua segura por um período definido.
  • Sem reinicialização: Até que o eixo seja substituído ou reparado.
  • Substituição do eixo: Solução mais confiável
  • Análise da causa raiz: Determine a causa da rachadura para evitar que ela se repita.

Estratégias de Prevenção

Projeto

  • Eliminar ou minimizar as concentrações de estresse.
  • Use raios de concordância generosos (R > 0,1 × diâmetro)
  • Evite rasgos de chaveta sempre que possível; utilize ajustes por interferência.
  • Seleção adequada de materiais e tratamento térmico.
  • Tratamentos de superfície (jateamento com esferas, nitretação) para melhorar a resistência à fadiga.

Operação

  • Mantenha um bom equilíbrio de qualidade (minimizar a tensão de flexão cíclica)
  • Precisão alinhamento (reduzir momentos fletores)
  • Evite operar em velocidades críticas.
  • Prevenir eventos de excesso de velocidade
  • Controle o estresse térmico por meio de aquecimento/resfriamento adequados.

Manutenção

  • Monitoramento regular de vibração com tendência 2×
  • Inspeção periódica de END (anualmente ou conforme avaliação de risco)
  • Previne a corrosão (protege contra o início da corrosão por pites)
  • Manter baixa vibração (reduz o estresse cíclico)

Rotores trincados representam um dos modos de falha mais críticos em máquinas rotativas. A combinação do monitoramento de vibração (detectando o crescimento característico de 2× da assinatura) e o exame não destrutivo periódico oferece proteção essencial, permitindo a detecção antes de falhas catastróficas e possibilitando a substituição planejada do eixo, o que previne danos secundários extensos e riscos à segurança.

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